2024年高中生物競賽課件細胞學(xué)與細胞生物學(xué)

細胞學(xué)與細胞生物學(xué)一、細胞的發(fā)現(xiàn)二、細胞學(xué)說的建立及其意義三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期四、細胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展細胞學(xué)與細胞生物學(xué)細胞學(xué)(Cytology):

研究細胞結(jié)構(gòu)和功能的生物學(xué)分支學(xué)科細胞生物學(xué)(Cell

biology):應(yīng)用現(xiàn)代物理學(xué)和化學(xué)技術(shù)，以及分子生物學(xué)的概念和方法，側(cè)重從細胞作

為生命活動的基本單位的思維為出發(fā)點，研究和揭示細胞基本生命活動規(guī)律的科學(xué)。它從顯微、亞顯

微與分子水平上研究細胞結(jié)構(gòu)與功能、細胞的增殖、

分化、衰老、死亡，以及細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達

調(diào)控，細胞起源與進化等重大生命過程。1838-1839施萊登den)

施萬(T.Schwann)細胞學(xué)說

基石中的基石1859達爾文en)進化論1866孟德爾(G.J.Mendel)遺傳學(xué)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)MatthiasJakobSchleiden現(xiàn)代生物學(xué)的

三大基石TheodorSchwann英國學(xué)者胡克(Robert

Hooke)1665年(發(fā)表《顯微圖譜》)用自制的

顯微鏡觀察櫟樹皮薄片，第一次描述了植物細胞的構(gòu)造，首次使用拉丁文

“cellar”

。后來英文用cell,

中文翻譯為細胞細胞學(xué)與細胞生物學(xué)一、細胞的發(fā)現(xiàn)CellstructureofCorkby

HookeHooke'smicroscopeRobert

Hooke細胞學(xué)與細胞生物學(xué)一、細胞的發(fā)現(xiàn)

認為細胞是在1665年由胡克發(fā)現(xiàn)英國學(xué)者胡克(RobertHooke)1665年(發(fā)表《顯微圖譜》)用自制的

顯微鏡觀察櫟樹皮薄片，第一次描述了植物細胞的構(gòu)造，首次使

用拉丁文“cellar”

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HookeLensLocation

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screw荷蘭學(xué)者列文虎克(Antony

van

Leeuwenhoek)自制了高倍顯微鏡觀察了許多動植物的活細胞與原生動物，1674年觀察魚的紅細胞時

描述了細胞核的結(jié)構(gòu)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)(a)Van

Leeuwenhoek

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bacteria一、細胞的發(fā)現(xiàn)Microbiology.An

Introduction.Pearson.13th(2019)DHandle(a)(a)VanLeeuwenhoekusinghomeroscopeoJiwmcroscopeTepicaTgo

oroaMicrobiology.An

Introduction.Pearson.13th(2019)一、細胞荷蘭學(xué)者列察了許多動

描述了細胞顯微鏡觀工細胞時LensSpecimen

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Leeuwenhoek)自制了高倍顯微鏡觀察了許多動植物的活細胞與原生動物，1674年觀察魚的紅細胞時

描述了細胞核的結(jié)構(gòu)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)(a)Van

Leeuwenhoek

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bacteriaMicrobiology.An

Introduction.Pearson.13th(2019)真正活細胞的發(fā)現(xiàn)一、細胞的發(fā)現(xiàn)MatthiasJakobSchleiden1838年，德國植物學(xué)家施來登(M.J.Schleiden)發(fā)表《植物發(fā)生論》,指出細胞是構(gòu)成植物的基本單

位1839年，德國動物學(xué)家施萬(T.Schwann)發(fā)表《關(guān)于動植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究》,指出：

一切植物、動物都是由細胞構(gòu)成的，細胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單位?！凹毎麑W(xué)說”(Cell

theory)二、細胞學(xué)說的建立及其意義細胞學(xué)與細胞生物學(xué)1858

年，德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖(RufolfVirchow)指出：細胞只能來自細胞，正如動物只能來自動物植物只能來自植物一樣●有機體的一切病理表現(xiàn)都是基于細胞的損傷進一步指明了細胞作為一個相對獨立的生命活性基本單位的性質(zhì)，被認為是對細胞學(xué)說的一個重要補充細胞學(xué)與細胞生物學(xué)二、細胞學(xué)說的建立及其意義細胞學(xué)與細胞生物學(xué)二、細胞學(xué)說的建立及其意義細胞學(xué)說(Cell

theory)的基本內(nèi)容：◆

細胞是有機體，

一切動植物都是由細胞發(fā)育而來，

并由細胞和細胞產(chǎn)物所構(gòu)成◆每個細胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自

己

的”生命，又對與其它細胞共同組成的整體的生命

有所助益◆

新的細胞可以通過已存在的細胞繁殖產(chǎn)生細胞學(xué)與細胞生物學(xué)二、細胞學(xué)說的建立及其意義細胞學(xué)說(Cell

theory)創(chuàng)立的意

義：◆

解決了生命的共同起源，即生命的同一性問題◆

推進了人類對生命自然界的認識，有力地促進了生命

科學(xué)的進步。恩格斯對細胞學(xué)說給予極高的評價，把

它與進化論和能量守恒定律并列為19世紀的三大發(fā)明◆

對生物科學(xué)的發(fā)展具有重大的意義，為現(xiàn)代生物學(xué)的

三大基石(1838-1839細胞學(xué)說、1859年的進化論和

1866孟德爾確立的遺傳學(xué))之一，而且為基石中的“基

石

”主要指19世紀的最后25年顯微鏡下的形態(tài)描述細胞器和細胞分裂活

動的發(fā)現(xiàn)(1)原生質(zhì)理論的提出(2)細胞分裂的研究(3)細胞器的發(fā)現(xiàn)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期1840年普金耶(J.E.Pukinje)

和1846年馮·莫爾(H.von

Mohl)首次將動物、

植物的細胞的內(nèi)含物稱為“原生

質(zhì)

”(protoplasm)MaxJohannSigismundSchultze1861年舒爾策(M.Schultze)提出原生質(zhì)理論：組成有機體的基本單位是—小團原生

質(zhì)，這種物質(zhì)在各種有機體中是相似的三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期細胞學(xué)與細胞生物學(xué)(1)原生質(zhì)理論的提出1880年，J.von

Hanstein提出“原生質(zhì)體”(protoplast)概念細胞的概念進一步演繹成：“縣有生命活性的一小團原生質(zhì)”細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期(1)原生質(zhì)理論的提出Protoplastsofcellsfroma

petunia's口

leaf細胞學(xué)與細胞生物學(xué)華爾瑟·弗萊明(

W.Flemming)在動物細胞中施特拉斯布格(Strasburger)在植物細胞中1841羅伯特

·雷馬克(

R.Remak)發(fā)現(xiàn)雞胚血

細胞的直接分裂實質(zhì)是核內(nèi)絲狀物(染色體)的形成及向兩個子細胞的平均分配三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期(2)細胞分裂的研究發(fā)現(xiàn)有絲分裂(mitosis)1875年赫特維希(

O.Hertwig)發(fā)現(xiàn)受精卵中兩親本核的合并；1877年施特拉斯布格(Strasburger)發(fā)現(xiàn)動物的

受精現(xiàn)象；EdouardVan

Beneden1883年范.貝內(nèi)登(Van

Bene

den)在動物細胞中1886年Strasburger在植物細胞中三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期細胞學(xué)與細胞生物學(xué)(2)細胞分裂的研究發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂OscarHertwig1883年范.貝內(nèi)登(

VanBene

den)和博費里(Boveri)發(fā)現(xiàn)了中心體1

8

8

8

年

，沃爾德耶(Waldeyer)提出染色體概念三

、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期細胞學(xué)與細胞生物學(xué)(3)細胞器的發(fā)現(xiàn)HeinrichWilhelmGottfriedvon

Waldeyer-HartzEdouardVan

BenedenTheodorBoveri細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期1894年理查德.阿爾特曼(R.Altman)發(fā)現(xiàn)了線粒體(3)細胞器的發(fā)現(xiàn)1898年高爾基(Golgi)發(fā)現(xiàn)了高爾基體Richard

Altmann細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期1892年，O.Hertwig在《細胞和組織》中提出：生物學(xué)的基礎(chǔ)在

于研究細胞的特性、結(jié)構(gòu)和機能，并以細胞為基礎(chǔ)，對所有生細胞學(xué)的發(fā)展主要是采用實驗的手段研究細胞學(xué)的問題，由

于實驗研究不斷同相鄰學(xué)科結(jié)

合、相互滲透，導(dǎo)致了一些重

要分支學(xué)科的建立和發(fā)展：1.細胞遺傳學(xué)2.細胞生理學(xué)3.細胞化學(xué)細胞學(xué)成為生命科學(xué)的一個獨立分支物學(xué)現(xiàn)象進行歸納與綜合細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三

、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期1.細胞遺傳學(xué)◆1876—Hertwig—動物受精現(xiàn)象◆1883—VanBeneden—蛔蟲卵和精子染色體減半◆1888(E.A.Strasburger),1893(Overten)—植物雙受精(生殖細胞染色體數(shù)減半)◆1900—遺傳法則重新提出(孟德爾，34年前)◆son發(fā)現(xiàn)性別與染色體的關(guān)系，魏斯曼

(A.Weissman)推測遺傳單位有序的排列在染色體上→德國

T.Boveri

和美國W.Sutton

提出遺傳的染色體學(xué)說◆1910—T.H.Morgan—基因?qū)W說(基因是決定遺傳形狀的基本單

位)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展：口

基因在染色體上的定位；口人工染色體(酵母、細菌人工染色體)與染色體工程；口基因的人工誘變與點突變(CRISPR/cas9);口

基因打靶與顯性負效應(yīng)；口

.從細胞學(xué)角度，特別是染色體結(jié)構(gòu)和功能，及染色體和其他細胞器的關(guān)系來研究遺傳現(xiàn)象，闡明遺傳和變異的機制細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)

時期1.細胞遺傳學(xué)主要研究內(nèi)容：口細胞對周圍環(huán)境的反應(yīng)；口細胞生長與繁殖的機制；口細胞從環(huán)境中攝取營養(yǎng)的能力；口細胞的興奮性、收縮性、分泌性；口生物膜的主動運輸和能量傳遞與生物電...重點：物質(zhì)的跨膜運輸、信號跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)2.細胞生理學(xué)◆1909

——R.Harrison

和A.Carrel創(chuàng)立組織培養(yǎng)技

術(shù)→為細胞生理學(xué)開辟

一條重要途徑◆1943——A.Claude用高速離心機分離活細胞內(nèi)的核

和各種細胞器(線粒體、

葉綠體)→體外研究細胞

器的功能、化學(xué)組成，酶

在各個細胞器中的定位細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)時期相關(guān)技術(shù)的發(fā)展：□細胞組分分離技術(shù)(超速/差速離心、去垢劑)口放射自顯影技術(shù)(同位素標記)口

超微量分析技術(shù)(ELISA)□流式細胞術(shù)□原位雜交口免疫熒光.◆1924—R.Feulgen建立對

細胞內(nèi)DNA

特異性的定

性

檢

測

方

法(福爾根反應(yīng))◆1940—J.Brachet—

甲

基綠-派洛寧染色測定細胞

中的DNA與RNA;T.O.

Casperson——

紫外

分

光

光度法測定DNA

在細胞

中的含量細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實驗細胞學(xué)

時期3.細胞化學(xué)核酸與蛋白質(zhì)的定性、定位、定量以及動態(tài)變化細胞學(xué)與細胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細胞學(xué)到實

驗

細胞學(xué)

時期分子生物學(xué)細胞生物學(xué)免疫學(xué)發(fā)育學(xué)生物化學(xué)生理學(xué)遺傳學(xué)四

、細胞生物學(xué)學(xué)科的形成與20世紀50年代以來：◆電鏡下對細胞超微結(jié)構(gòu)的認識——奠定基礎(chǔ)口線粒體、葉綠體、高爾基體、細胞膜、核膜、核仁、染色質(zhì)與染色體口內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、溶酶體、核

孔復(fù)合體、細胞骨架◆生物化學(xué)的滲透———細胞結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合的研究loese

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Biology1953年Watson和Crick提出DNA

雙螺旋